细胞条形码编码的方法和应用技术

本公开的当前方法和组合物提供了一种用于检测与单个细胞的特定特征如细胞在组织内的位置有关的转录组谱、基因组谱或蛋白质组谱的平台。相应地，本公开的方面涉及一种用于对真核细胞细胞核进行条形码编码的方法，其包括：将寡核苷酸转移到细胞的细胞核中并进行单细胞分析以鉴定条形码的序列；其中所述寡核苷酸包含条形码区和靶标区。酸包含条形码区和靶标区。酸包含条形码区和靶标区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】细胞条形码编码的方法和应用

技术介绍

[0001]本申请要求2019年4月5日提交的美国临时专利申请号62/829773的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用明确并入本文。
1.

[0002]本专利技术涉及可用于诊断、研究和细胞测定的分子生物学技术。
[0003]2.
技术介绍

[0004]所有活生物体都由一个一个单独的细胞组成，这些细胞在空间上组织成组织以形成器官结构并执行生物学功能。要了解组织如何工作以及如何在疾病如癌症中失调，研究它们的细胞类型组成和组织中的空间结构非常重要。单细胞基因组学、转录组学和表观基因组学的快速进展使研究人员能够发现稀有细胞类型、重建细胞系以及研究肿瘤微环境和肿瘤进化。然而，高通量单细胞测序方法需要生成细胞悬浮液并从而固有地丢失关于该细胞在原始组织切片中的位置的所有空间信息，此信息对于了解组织功能和疾病进展过程中发生的变化至关重要。因此，本领域需要用于从细胞中空间检测基因组、转录组或表观基因组信息的方法。

技术实现思路

[0005]本公开的当前方法和组合物提供了一种用于检测与单细胞的特定特征如细胞在组织内的位置有关的转录组谱、基因组谱或蛋白质组谱的平台。相应地，本公开的方面涉及一种用于对真核细胞细胞核进行条形码编码的方法，其包括：将多个寡核苷酸转移到多个细胞的细胞核中并进行单细胞分析以鉴定条形码的序列；其中每个寡核苷酸包含条形码区和靶标区。
[0006]进一步的方面涉及一种用于对真核细胞细胞核进行条形码编码的方法，其包括：i)将寡核苷酸转移到细胞的细胞核中；其中所述寡核苷酸包含条形码区和靶标区；ii)在悬浮液中合并带条形码的细胞核并且其中所述带条形码的细胞核的核被膜在悬浮液中是完整的；iii)进行悬浮液的单细胞分析以鉴定条形码的序列和细胞的转录组谱、蛋白质组谱和/或基因组谱；其中条形码序列与内源性DNA或RNA序列不邻接，并且其中条形码对应于细胞在组织切片内的内源性位置。
[0007]在一些实施方案中，通过转座体复合物(transposome complex)将寡核苷酸转移到细胞的细胞核中。在一些实施方案中，转座体复合物将促进寡核苷酸向细胞中的转移。在一些实施方案中，寡核苷酸还包含转座体衔接子区，其可用于将寡核苷酸可操作地连接到转座体复合物。在一些实施方案中，条形码对应于细胞特征。在一些实施方案中，特征包括细胞在组织中的位置、细胞类型、细胞的克隆群体、患者样本或处理条件。在特定的实施方案中，细胞特征包括细胞在组织切片内的内源性位置。条形码不是指置于一个或多于一个细胞中的单个已知序列。术语“条形码”是指鉴定细胞或一组细胞的独特细胞特征的已知序列。相应地，本公开的方法可用于确定至少或至多2、10、25、50、100、150、200、250、300、350、
400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500、10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000、50000、75000、100000、125000、150000、175000、200000、300000、400000、500000、600000、700000、800000、1000000、107、108、109、10
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或10
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个(或其中任何可派生范围)单细胞或细胞组的独特细胞谱，这些细胞或细胞组具有将细胞或细胞组标记为独特的细胞特征的独特条形码。细胞谱可包括转录组细胞谱、基因组细胞谱或蛋白质组细胞谱。在一些实施方案中，细胞谱包括使用本文所述的测定法进行的特定蛋白质分析或相互作用。在一些实施方案中，细胞谱包括一种或多于一种RNA如mRNA、miRNA、circRNA等的表达，一种或多于一种基因组序列如疾病相关基因组序列、SNP、变体、突变、缺失、插入的存在，蛋白质
‑
蛋白质相互作用的存在或不存在，和/或蛋白质
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核相互作用的存在或不存在。本文所述的测定和方法可用于鉴定细胞谱。
[0008]在一些实施方案中，细胞的克隆群体包括癌细胞的克隆群体。术语“克隆群体”是指源自单个细胞的细胞群体。
[0009]在一些实施方案中，将细胞寡核苷酸添加到细胞悬浮液中以同时对许多细胞进行条形码编码。在一些实施方案中，转移至细胞的寡核苷酸具有相同的条形码。因此，悬浮液中的所有细胞都用相同的条形码进行条形码编码。在一些实施方案中，通过添加寡核苷酸用第二条形码对第二细胞悬浮液进行条形码编码，所有寡核苷酸具有相同的第二条形码。在一些实施方案中，一个或多于一个第n细胞悬浮液用第n条形码进行条形码编码，其中n为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、178、179、180、181、182、183、184、185、186、187、188、189、190、191、192、193、194、195、196、197、198、199、200、201、202、203、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234、235、236、237、238、239、240、241、242、243、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对真核细胞细胞核进行条形码编码的方法，所述方法包括：将多个寡核苷酸转移到多个细胞的细胞核中并进行单细胞分析以鉴定条形码的序列；其中每个寡核苷酸包含条形码区和靶标区。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过转座体复合物将所述寡核苷酸转移到细胞的细胞核中。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述寡核苷酸还包含转座体衔接子区。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述条形码对应于细胞特征，其中所述特征包括细胞在组织中的位置、细胞类型、细胞的克隆群体、患者样本或处理条件。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述细胞的克隆群体包括癌细胞的克隆群体。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述细胞在组织内，并且所述细胞特征包括所述细胞在组织内的位置。7.根据权利要求6所述的方法，其中至少两个在组织中不同位置处的细胞各自用对应于每个所述细胞的相应组织位置的不同条形码进行条形码编码。8.根据权利要求4所述的方法，其中所述细胞特征为细胞类型，并且其中第一条形码对应于来自第一细胞类型的细胞而第二条形码对应于来自第二细胞类型的细胞。9.根据权利要求4所述的方法，其中所述细胞特征为患者样本，并且其中第一条形码对应于来自第一患者样本的细胞而第二条形码对应于来自第二患者样本的细胞。10.根据权利要求4所述的方法，其中所述细胞特征为所述细胞在组织内的位置，并且其中第一条形码对应于第一位置而第二条形码对应于第二位置。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述组织内带条形码的细胞的总面积大于1mm2。12.根据权利要求4所述的方法，其中所述细胞特征为处理条件，并且其中第一条形码对应于第一处理条件而第二条形码对应于第二处理条件。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在悬浮液中合并所述带条形码的细胞核并且其中所述带条形码的细胞核的核被膜在所述悬浮液中是完整的。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述方法还包括进行来自所述细胞核的核酸的单细胞分析。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述单细胞分析包括对核酸测序以确定所述条形码的序列。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中所述单细胞分析包括对细胞核酸测序以确定所述单细胞的转录或基因组谱。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述转录或基因组谱包含单细胞的至少1000个基因的谱。18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中对至少2000个不同的条形码测序。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中每个细胞含有确切地一个或两个外源添加的条形码。20.根据权利要求19所述的方法，其中每个细胞含有两个外源添加的条形码并且其中所述两个条形码的序列的组合对应于每个细胞的细胞特征。21.根据权利要求2至19中任一项所述的方法，其中每个转座体复合物包含一个或两个寡核苷酸。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述转座体复合物包含至少两个寡核苷酸。23.根据权利要求22所述的方法，其中所述转座体复合物包含至少第一寡核苷酸和第二寡核苷酸，所述第一寡核苷酸包含第一条形码，所述第二寡核苷酸包含第二条形码，并且其中所述第一和第二条形码不同。24.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其中所述单细胞分析包括确定所述单细胞的蛋白质组谱。25.根据权利要求14至24中任一项所述的方法，其中所述单细胞分析包括对所述核酸测序。26.根据权利要求14至25中任一项所述的方法，其中所述核酸包括RNA。27.根据权利要求14至26中任一项所述的方法，其中所述单细胞分析涉及单细胞RNA测序以确定、定量或鉴定RNA剪接、RNA
‑
蛋白质相互作用、RNA修饰、RNA结构、或lincRNA、microRNA、mRNA、tRNA和circRNA分析中的一种或多于一种。28.根据权利要求26或27所述的方法，其中所述分析包括drop
‑
seq、InDrop、seq
‑
well、fluidigm、BD biosciences、illumina bio
‑
rad microdroplets、sci
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seq microwell
‑
seq、nanogrid
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seq、10x genomics RNA测序平台、SMART

【专利技术属性】
技术研发人员：尼古拉斯，
申请(专利权)人：德克萨斯大学系统董事会，
类型：发明
国别省市：